凝結水泵變頻器自動控制策略研究與創新

王營營

（大唐三門峽發電有限責任公司，河南三門峽472143）

1 傳統水位調節規律

我們知道除氧器水位控制的主要任務是使除氧器水位維持在規定的水位。凝結水泵工頻運行方式除氧器水位自動調節系統是常規的有前饋補償的串級三沖量控制系統，其控制系統原理圖如下：

Wow（s）——對象控制通道傳遞函數；WoD（s）——對象擾動通道傳遞函數；Wal（s）——副控制器傳遞函數；Wa2（s）——主控制器傳遞函數；WbD（s）、WbW（s）——給水流量前饋裝置和凝結水流量反饋裝置的傳遞函數；Kv——執行機構的傳遞函數，通常是常數；yD、yW、yH-D、W、H信號的測量單元傳遞函數，通常是常數。

三門峽發電有限責任公司凝結水泵工頻控制下除氧器水位切手動的條件為以下各個條件相“或”：

①除氧器水位故障；②除氧器水位偏差大（給定值與測量值之差大于100mm）；③除氧器進水閥偏差大（指令和反饋之差大于25）；④除氧器進水閥故障。

2 變頻器水位自動控制策略研究

由凝結水泵在系統中的作用顯而易見變頻器的調節任務同樣是控制除氧器水位。如何用截然不同的設備控制同一對象，既要實現節能，而更重要的是保證系統的安全穩定運行，是控制策略的重中之重。而且凝結水系統的用戶非常多，哪個系統脫離正常工況都會對機組的安全運行造成嚴重威脅。通過分析總結如下：

2.1 增加凝結水泵變頻器之后，自動控制的難點分析

①滿足機組安全運行對凝結水系統的最低要求。即維持汽泵機械密封水壓力、低旁減溫水壓力、化學精處理壓力、凝結水泵出口壓力等問題。②除氧器水位高出正常水位后的自動控制問題。③系統故障情況下水位的正常維持。即當凝結水泵變頻方式運行下跳閘后工頻聯起維持正常水位問題。④保證變頻器長時間最低轉速和除氧器上水調門長時間全開狀態下維持正常除氧器水位問題。

2.2 針對以上的思路，擬出控制策略

①凝結水泵變頻器轉速控制除氧器水位；②正常運行工況下除氧器上水調門和凝結水泵變頻器轉速控制均投自動位；③除氧器水位設定值由除氧器上水調門操作器設定，此設定值為除氧器上水調門調節水位的設定值；④凝結水泵變頻器轉速控制設定值為除氧器上水調門水位設定值減80mm（運行中可調）。

2.3 考慮汽泵密封水用戶所需維持凝結水壓力控制策略

①當精處理后凝結水壓力降低至當時負荷對應下的最小壓力時，閉鎖變頻器降指令，維持精處理后壓力。（目前設定值：300MW對應最低壓力0.8MPa，600MW對應最低壓力2.0 MPa，300－600 MW之間呈線行變化，由程序自行計算最低壓力值：300MW-0.8 MPa，350MW-1.0 MPa，400MW-1.2 MPa，450MW-1.4 MPa，500MW-1.6 MPa，550MW-1.8 MPa，600MW-2.0 MPa，）②低旁減溫水壓力低I值閉鎖變頻器轉速減指令。③除氧器水位高I值閉鎖變頻器升指令。④變頻器異常跳閘時切手動并將變頻器指令置0。

2.4 擬變頻器自動控制切手動條件

①除氧器水位變頻偏差大（給定值與測量值之差大于100mm）；②變頻器故障；③變頻器報警；④變頻未運行；⑤除氧器水位故障。

3 創新的水位調節調試

擬出控制策略后，熱工人員按照常規理念設計并完成凝結水泵變頻調節邏輯。需運行人員配合投用凝結水泵變頻器轉速自動，所需做工作如下：①修改凝泵母管壓力低聯動備用泵定值改為0.6MPa（暫時，完成試驗以后視情況再行調整）。②將凝泵再循環調整門自動狀態下最小流量區間調整為300T/H---500 T/H（原區間400--600 T/H）。即流量上升過程，300T/H開始關再循環門，500T/H全關，流量區間內調門開度線形變化；流量小于200T/H時強制打開再循環閥。③變頻器自動控制水位和除氧器上水調門自動控制水位，在當機組調節級壓力降至4.0 MPa以下時，根據水箱水位進行單沖量調節。當機組調節級壓力升至4.6 MPa以上時，根據除氧器水位、凝結水流量和給水流量進行三沖量調節。④為配合變頻自動，原低旁減溫水壓力低Ⅰ/Ⅱ值由2.6/2.4 MPa調整為1.8/1.2 MPa。

在調試過程碰到問題及解決辦法：

①除氧器水位居高不降

原因分析：在因滿足凝結水系統用戶要求導致變頻器指令被閉鎖后,除氧器水位交給上水調門控制,而除氧器上水調門在全開后存在飽和積分現象,導致水位高于設定值后滯后調節。

解決辦法：除氧器上水調門指令達到100%后,如果變頻器指令不閉鎖則上水調門主調利用FLK閃爍跟蹤凝結水流量,從而使上水調門處于熱備用狀態。正常水位偏差由變頻器調節，變頻器指令一旦閉鎖，水位偏差立即由上水調門調節。

②變頻器指令突變

原因分析：當運行人員手動干預除氧器上水調門調節時,變頻器的調節設定值會突增80mm，導致變頻器指令會突然上升。

解決辦法：a當變頻器有閉鎖條件時，主調跟蹤凝結水流量。b原設計控制策略為兩對象均為自動位時變頻器設定值-80mm，否則按照自動位的設定值進行調節。為了避免這種現象，將控制策略改為任意一自動位時按照自動位的設定值進行調節。

4 變頻、工頻之間互聯邏輯

在變頻和工頻互聯方面的邏輯如下：凝結水系統邏輯

4.1 凝結水泵A/B順啟允許條件

凝汽器水位不低且無保護跳閘條件。

4.2 凝結水泵A/B順啟步序（以A為例）

①A泵出口門，開入口門；②啟動A凝泵；③A泵運行，延時5秒，開A泵出口門。

4.3 凝結水泵A/B順停步序（以A為例）

①停A凝泵；②關A泵出口門。

4.4 凝結水泵A/B邏輯（以A為例）

4.4.1 A凝結水泵啟動允許條件

當以下各項條件均滿足時，凝結水泵工頻狀態允許啟動：①A或B凝汽器水位不低（≮560mm）；②凝結水泵A出口門關或聯鎖開關投入時出口門打開；③A凝結泵入口門已開;④無保護跳閘條件;⑤變頻器刀閘在斷開位。

凝結水泵變頻狀態允許啟動：

除滿足①、②、③、④條件外還需滿足以下條件：

第一，變頻刀閘合閘位；第二，無變頻器故障或變頻器報警信號。

4.4.2 A凝結水泵聯鎖啟動條件

以下任一條件滿足時，聯鎖啟動A凝結水泵：①B凝泵運行延時120秒，凝泵出口母管壓力＜2MPa且聯鎖開關投入且A泵未運行；②B凝泵運行信號失去且聯鎖開關投入。

注：泵運行信號的判斷如下：

①工頻狀態下為高壓開關合閘信號；②變頻狀態下為以下信號相與

a.變頻斷路器合閘位；b.變頻器運行；c.變頻器刀閘柜K2合閘位；d.變頻器輸出有電流。4.4.3 A凝結水泵保護跳閘條件

以下任一條件滿足時，停A凝結水泵：①A凝結水泵運行且出口門關且出口門不在開位，延時20秒；②A或B凝汽器水位低II(三取二)。

5 結論

通過和運行人員的反復試驗和對控制系統參數的不斷修正，目前三門峽二期兩臺機組的水位自動均實現了全過程穩定投入，愿此控制策略能為大家提供借鑒，以盡快減輕運行人員工作量和實現各公司節能的最初愿望。